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浸没燃烧蒸发是一种高温气体与被处理液体直接接触换热,从而将液体迅速加热蒸发的新型技术,具有高效、节能、低排放的优点。由于油田污水具有成分复杂、矿化度高、处理难度大等特点,浸没燃烧蒸发技术常被用于对油田污水进行脱盐处理。本文从改善燃烧性能和提高蒸发器热效率两方面着手,对浸没燃烧蒸发器的结构与性能进行研究。通过实验考察过量空气系数对尾气排放、燃烧效率和蒸发效率的影响,研究不同结构浸没燃烧蒸发器的传热传质性能。主要工作及结论如下：(1)监测浸没燃烧器的尾气排放,着重考察大气污染物碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)及氮氧化物(NOX)的排放特性,分析过量空气系数对尾气排放的影响。发现随着过量空气系数的增加,尾气中HC和CO的浓度先降低后不变；整个测试过程中,尾气NOX排放浓度不超过15ppm,远低于大气排放标准规定的200ppm。因此,可以认为浸没燃烧是一种低NOX排放的环保型燃烧技术。(2)燃烧特性考察结果表明,过量空气系数λ在1.2-1.5时,燃烧效率取得最大值。过量空气系数过小,燃烧不充分,燃烧效率低；过量空气系数大于1.6时,燃烧不稳定,表现在装置振动增大和燃烧器噪音增加。(3)考察过量空气系数对蒸发效率的影响,发现随着过量空气系数的增加,蒸发效率先增大后减小。综合考虑蒸发效率、燃烧效率及尾气排放,得到本燃烧器的最佳过量空气系数范围。(4)设计了直管型、分布盘型及循环挡板型三种蒸发器结构,分别对其进行了冷态和热态的实验研究,通过比较气液两相流动状态、效率和阻力,发现相同实验条件下,挡板型蒸发器加热效率和蒸发效率最高,分布盘型居中,直管型最低。这表明可以通过添加挡板或分布盘来强化气液相问的传热传质。(5)由于挡板型蒸发器可以显著的提高加热效率和蒸发效率,本文对挡板型结构进行了深入的研究。通过不同浸没深度、气体负荷和挡板位置下的稳态蒸发实验,得到以下结论：①挡板的强化作用随着浸没深度和气体负荷的增加而增加；②挡板上沿高出液面适当距离可起溢流作用,形成泡沫区,利于传热传质的进行,通过实验得到最佳溢流高度。